Name: a flexible low cost hydroponic system for assessing plant responses to small molecules in sterile conditions
Uploaded: 2018-08-25T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Flexible Low Cost Hydroponic System for Assessing Plant Responses to Small Molecules in Sterile Conditions at JoVE.com

Detta arbete stöds av de São Paulo Research Foundation (FAPESP; Bevilja 12/19561-0) och den Max Planck-sällskapet. Elias F. Araújo (FAPEMIG 14/30594), Carolina C. Monte-Bello (FAPESP; Grant 14/10407-3), Valeria Mafra (FAPESP; Grant 14/07918-6), och Viviane C. H. da Silva (uddar/CNPEM 24/2013) är tacksamma till stipendierna. Författarna vill tacka Christian Meyer från den Institut Jean Pierre Bourgin (INRA, Versailles, Frankrike) för att generöst ge antikroppar mot RPS6. Författarna tackar RTV UNICAMP och Ed Paulo Aparecido de Souza Manoel för deras tekniska support under audio inspelning.

1. beredning av flytande och fasta odlingsmedier
<ol><li>Förbereda ett flytande medium med halv-styrka Murashige och Skoog (MS) medium med vitaminer [0,0125 mg/L av kobolt (II) klorid pentahydrat, 0,0125 mg/L av copper(II) sulfat pentahydrat, 18.35 mg/L av etylendiamintetraacetat ferric natrium, 3.10 mg/L borsyra, 0.415 mg/L av kaliumjodid, 8,45 mg/L av manganese sulfate monohydrat, 0,125 mg/L natriummolybdatdihydrat, 4.30 mg/L av zinksulfat heptahydrat, 166.01 mg/L av kalciumklorid, 85 mg/L av kaliumdivätefosfat, 95...

Denna optimerad hydroponiska struktur möjliggör framgångsrika i vitro kultur växter. Fröna gror bra på fasta mediet vid pipett tip platta ytan, en betydande vinst i jämförelse med system där fröna är indränkt med näringslösning. En stor fördel med detta system är att rötterna under plantan utveckling, få direkt kontakt med det flytande mediet utan behov av överföring. Dessutom kan kemisk behandling lätt tillämpas i det flytande mediet i en minskad volym. Fuktighet hålls hög, att undvika a...

Fördelarna med odling av växter med hjälp av hydroponics har varit allmänt kända i produktion av stora och enhetliga växter, aktivera reproducerbara experiment1,2,3. I detta system, kan sammansättningen av nutritive lösningen kontrolleras ordentligt och återvunnet längs alla stadier i växternas tillväxt och utveckling. Dessutom utsätts rötter inte för abiotisk stress, som kan hända i jord-odlade växter, såsom näringsämne svält och vatten brist4. Som växter som odlas hydroponically närvarande morfologiska och fysiologiska egenskaper ganska liknande dem som odlade i jord, har detta system varit i stort sett anställd i forskningen eftersom den tillåter övervakning av root/skjuta tillväxt och deras skörd utan skador2,5.
På grund av möjligheten att ändra sammansättning och koncentration av nutritive lösning, forskningen använder hydroponiska villkor har genomförts för att karakterisera funktionerna av mikro- och makronäringsämnen1,3 ,6,7,8. Detta system har dock visat sig vara mycket användbar för ett brett spektrum av applikationer i växtbiologi, sådan att belysa funktioner hormoner och kemikalier i växter. Exempelvis upptäckten av strigolactones som en ny klass av hormoner9 och accelererad tillväxt fenotypen utlöses av brassinosteroid ansökan10 utfördes hydroponiska villkor. Dessutom, detta system gör experiment med märkta isotoper (t.ex., 14N /15N och 13CO2)11,12 att utvärdera deras införlivande i proteiner och metaboliter genom masspektrometri.
Som beaktar betydelsen av detta system i växtforskning, ett stort antal hydroponiska kulturer har utformats under de senaste åren, inklusive system som använder (i) överföringen av plantor från plåtar till hydroponiska behållare3, 13; (ii) rockwool som begränsar tillgången till de tidiga stadierna av roten utveckling2,14,15. (iii) polyeten granulat som flytande kroppen, vilket gör en enhetlig tillämpning av små molekyler/behandlingar svårt16; eller (iv) ett minskat antal växter9,17. Volymen av hydroponiska tankar beskrivs i många av dessa protokoll är vanligtvis stora (små volymer som sträcker sig från 1-5 L, upp till 32 L)18, vilket gör tillämpningen av kemikalier extremt dyrt. Även om några studier beskriver en hydroponiska odling under aseptiska förhållanden8,är19, montering av systemet oftast ganska mödosam, bestående av en perfekt anpassning av nylon maskor i plast eller glas behållare5,8,17,20.
På grund av betydelse Arabidopsis thaliana som en modell växt utformades flesta hydroponics system för denna art1,2,8,14,18, 19 , 20. ändå finns det några studier rapportering funktionerna hydroponiska tillväxt av andra växtarter med en förbehandling av frön för att förbättra sin grobarhet och synkronisering klassar in vitro8,16 . För att arbeta i stor skala, utvecklade vi ett protokoll för att inrätta ett enkelt och kostnadseffektivt underhåll hydroponiska system som möjliggör sterila förhållanden för odling av växter, inklusive A. thaliana och andra arter, såsom gräset Setaria viridis. Den metod som beskrivs här är lämplig för olika experiment, som fröplanta tillväxten kan vara maximerad, synkroniseras och enkelt övervakas. Dessutom detta system har många fördelar som: (i) dess montering är okomplicerad och dess komponenter kan återanvändas; (ii) det ger en lätt tillämpning av olika kemikalier i det flytande mediet; (iii) plantor gror och växer direkt i odlingsmediet utan behov av överföring till hydroponics system; (iv) skjuta och rot utveckling/tillväxt kan övervakas noga och plantorna skördas utan skador; och (v) det gör det möjligt att arbeta i stor skala, att upprätthålla fysiologiska förhållanden.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Merck</td>
			<td>100983</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hypochlorite solution</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>425044</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polysorbate 20&#160;&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>P2287</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Murashige and Skoog (MS) medium including vitamins&#160;</td>
			<td>Duchefa Biochemie</td>
			<td>M0222</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid (MES) monohydrate</td>
			<td>Duchefa Biochemie</td>
			<td>M1503</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agar&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A7921</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium hydroxide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>484016</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laminar flow hood</td>
			<td>Telstar</td>
			<td>BH-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hotplate</td>
			<td>AREC</td>
			<td>F20510011</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Growth chamber</td>
			<td>Weiss Technik</td>
			<td>HGC 1514</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Petri dish (150 mm x 25 mm)</td>
			<td>Uniglass</td>
			<td>189.006</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>200 &#956;L pipette tip racks&#160;</td>
			<td>Kasvi</td>
			<td>K8-200-5 *</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>300 &#956;L multichannel pipette</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>3122000060</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>300 &#956;L pipette tips</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>30073088</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>200 &#956;L pipette&#160;</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>3120000054</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>200 &#956;L pipette tips</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>30000870</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scissors</td>
			<td>Tramontina</td>
			<td>25912/108</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tweezer</td>
			<td>ABC Instrumentos</td>
			<td>702915</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scalpel blade</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S2771</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adhesive transparent tape (45mm x 50m)</td>
			<td>Scotch 3M</td>
			<td>5803</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable plastic boxes, external dimensions: 353 mm (L)x 178 mm (W) x 121mm (H)</td>
			<td>Maxipac</td>
			<td>32771</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a flexible low cost hydroponic system for assessing plant responses to small molecules in sterile conditions

Ett brett utbud av studier i växtbiologi utförs med hydroponiska kulturer. I detta arbete presenteras en in vitro- hydroponiska tillväxt system som utformats för att bedöma växt Svaren till kemikalier och andra ämnen av intresse. Detta system är mycket effektiva i att få homogena och friska plantor av C3 och C4 modell arter Arabidopsis thaliana och Setaria viridis, respektive. Steril odling undviker alger och mikroorganism förorening, som är kända begränsande faktorer för växternas normala tillväxt och utveckling i hydrokultur. Detta system är dessutom skalbar, så att skörden av växtmaterial i stor skala med mindre mekaniska skador, samt skörden av enskilda delar av en anläggning, om så önskas. Ett detaljerat protokoll som visar att detta system har en enkel och billig församling, som den använder pipetten rack som den huvudsakliga plattformen för odling av växter, tillhandahålls. Genomförbarheten av detta system har validerats med Arabidopsis plantor för att bedöma effekten av drogen AZD-8055, en kemiska hämmare av målet rapamycin (TOR)-Kinas. TOR hämning upptäcktes effektivt så tidigt som 30 min efter en AZD-8055 behandling i rötter och skott. Dessutom visas AZD-8055-behandlade växter den förvänta stärkelse-överskott fenotypen. Vi föreslog detta hydroponiska system som en idealisk metod för växt forskare som syftar till att övervaka effekten av växt-inducerare eller -hämmare, samt att bedöma metabola flöden använder isotop-märkning föreningar, som i allmänhet kräver användning av dyra reagenser.

De TOR-Kinas är en viktig regulator som integrerar näringsämnen och energi signalering främja cellproliferation och tillväxt i alla eukaryota organismer. Ansträngningar att belysa TOR funktioner i växter omfattar generering av Arabidopsis transgena linjerna som innehåller TOR villkorlig förtryck genom RNA-interferens eller konstgjorda mikroRNA28,30,31, med tanke på embryo letha...

Watch this Scientific Journal Video about A Flexible Low Cost Hydroponic System for Assessing Plant Responses to Small Molecules in Sterile Conditions at JoVE.com

A Flexible Low Cost Hydroponic System for Assessing Plant Responses to Small Molecules in Sterile Conditions

En enkel, mångsidig och billig i vitro hydroponiska system optimerade framgångsrikt, aktivera storskaliga experiment under sterila förhållanden. Detta system underlättar tillämpningen av kemikalier i en lösning och deras effektiv absorption av rötter för molekylära, biokemiska och fysiologiska studier.

En flexibel lågpris hydroponiska System för bedömning av anläggningen Svaren till små molekyler i sterila förhållanden

A wide range of studies in plant biology are performed using hydroponic cultures. In this work, an in vitro hydroponic growth system designed for ...

Research

JoVE Journal

Environment

Methods for Performing Crosses in Setaria viridis, a New Model System for the Grasses

Methods for Performing Crosses in Setaria viridis, a New Model System for the Grasses

Metoder för Performing Kors i<em&gt; Setaria viridis</em&gt;, Ett nytt modellsystem för gräs

Setaria viridis is an emerging model system for C4 grasses. It is closely related to the bioenergy feed stock switchgrass and the grain crop foxtail ...

A Rapid and Efficient Method for Assessing Pathogenicity of Ustilago maydis on Maize and Teosinte Lines

A Rapid and Efficient Method for Assessing Pathogenicity of Ustilago maydis on Maize and Teosinte Lines

En snabb och effektiv metod för att bedöma patogenicitet hos Ustilago maydis på majs- och teosintelinjer

Maize is a major cereal crop worldwide. However, susceptibility to biotrophic pathogens is the primary constraint to increasing productivity. U. maydis is ...

Single-plant, Sterile Microcosms for Nodulation and Growth of the Legume Plant Medicago truncatula with the Rhizobial Symbiont Sinorhizobium meliloti

Single-plant, Sterile Microcosms for Nodulation and Growth of the Legume Plant Medicago truncatula with the Rhizobial Symbiont Sinorhizobium meliloti

Single-växt, sterila mikrokosmos för Nodulation och tillväxt av legumeväxt<em&gt; Medicago truncatula</em&gt; Med baljväxtbakterier symbiont<em&gt; Sinorhizobium meliloti</em

Rhizobial  bacteria form symbiotic, nitrogen-fixing nodules on the roots of compatible host  legume plants.  One  of the most well-developed model systems ...

Pretreatment of Lignocellulosic Biomass with Low-cost Ionic Liquids

Förbehandling av lignocellulosa med låg kostnad joniska lösningar

A number of ionic liquids (ILs) with economically attractive production costs have recently received growing interest as media for the delignification of ...

Reliable Method for Assessing Seed Germination, Dormancy, and Mortality under Field Conditions

Tillförlitlig metod för att bedöma frögroning, Vilande och Mortalitet under fältbetingelser

We describe techniques for approximating seed bank dynamics over time using Helianthus annuus as an example study species. Strips of permeable polyester ...

Measuring the Flight Ability of the Ambrosia Beetle, Platypus Quercivorus (Murayama), Using a Low-Cost, Small, and Easily Constructed Flight Mill

Measuring the Flight Ability of the Ambrosia Beetle, Platypus Quercivorus Murayama, Using a Low-Cost, Small, and Easily Constructed Flight Mill

Mäta flygning förmåga Ambrosia skalbaggen, Platypus Quercivorus (Murayama), med en billig, liten och enkelt konstruerade flyg Mill

The ambrosia beetle, Platypus quercivorus (Murayama), is the vector of a fungal pathogen that causes mass mortality of Fagaceae trees (Japanese oak wilt). ...

Construction of a Compact Low-Cost Radiation Shield for Air-Temperature Sensors in Ecological Field Studies

Byggandet av en kompakt låg kostnad strålning sköld för luft-temperatur sensorer i ekologiska fältstudier

Low cost temperature sensors are increasingly used by ecologists to assess climatic variation and change on ecologically relevant scales. Although ...

Construction of a Low-cost Mobile Incubator for Field and Laboratory Use

Byggandet av en billig mobil inkubator för fält- och laboratoriebruk

Incubators are essential for a range of culture-based microbial methods, such as membrane filtration followed by cultivation for assessing drinking water ...

Cereal Crop Ear Counting in Field Conditions Using Zenithal RGB Images

Spannmål gröda öra räknar i fältet villkor använda Zenithal RGB-bilder

Ear density, or the number of ears per square meter (ears/m2), is a central focus in many cereal crop breeding programs, such as wheat and barley, ...

BtM, a Low-cost Open-source Datalogger to Estimate the Water Content of Nonvascular Cryptogams

BtM, en billig öppen källkod Datalogger att uppskatta vatteninnehåll i Nonvascular Cryptogams

Communities of nonvascular cryptogams, such as mosses or lichens, are an important part of the Earth's biodiversity, contributing to the regulation of the ...